EP3230002A1 - Kühleinrichtung und verfahren zum abkühlen von flüssigem lot zur herstellung einer lötverbindung - Google Patents

Kühleinrichtung und verfahren zum abkühlen von flüssigem lot zur herstellung einer lötverbindung

Info

Publication number
EP3230002A1
EP3230002A1 EP15822903.9A EP15822903A EP3230002A1 EP 3230002 A1 EP3230002 A1 EP 3230002A1 EP 15822903 A EP15822903 A EP 15822903A EP 3230002 A1 EP3230002 A1 EP 3230002A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
cooling device
cooling
recesses
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15822903.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Ammon
Harald Kobolla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Publication of EP3230002A1 publication Critical patent/EP3230002A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor
    • B23K3/085—Cooling, heat sink or heat shielding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Soldering of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for cooling liquid solder for producing a solder joint between a first and a second element between which the liquid solder is arranged.
  • the invention relates to a method for cooling liquid solder for producing a solder joint between a first and a second element by means of a cooling device.
  • solder joint In electrical engineering elements are commonly connected by means of a solder joint.
  • liquid solder which is arranged between the two elements to be connected, is cooled below the melting point of the solder by means of a cooling device.
  • the solder solidified by the cooling process connects the two elements.
  • a cooling device for cooling the still liquid solder of at least one large-area solder joint to be produced in which a complex formed controlled heat sink causes a targeted inhomogeneous cooling of the solder.
  • a cooling device for cooling liquid solder for producing a solder joint between a first and a second element between which the liquid solder is arranged wherein the cooling device has an evacuable chamber in which a plate and in the below the plate Heat sink is arranged, wherein the plate with spaced from an outer edge of the plate, from an upper side to a lower side of the plate
  • the plate is provided so that in operation of the cooling means, a bottom of the first element rests on the top of the plate, wherein the plate and the recesses between the first element and the heat sink are arranged, wherein the heat sink to the Bottom of the plate and in the areas of the recesses on the bottom of the first element acts directly cooling.
  • a method for cooling liquid solder for producing a solder joint between a first and a second element by means of a cooling device comprising the following method steps: a) arranging the first element on a plate in an evacuable chamber of the cooling device, wherein the heat-sink of the cooling device is arranged below the plate, wherein liquid solder is arranged between the first element and the second element, the plate being provided with recesses spaced from an outer edge of the plate and passing from an upper side to a lower side of the plate; being a bottom of the first element rests on the top of the plate, the plate and the
  • Recesses are arranged between the first element and the heat sink, or
  • Heat sink of the cooling device is arranged, wherein between the first and the second element liquid solder is arranged, wherein the plate is provided with spaced from an outer edge of the plate, from an upper side to a bottom of the plate passing recesses, wherein a bottom of the first element on the top of the plate rests, wherein the plate and the
  • inventively designed cooling device and the inventive method have the great advantage that no complex formed controlled heat sink to achieve a targeted inhomogeneous cooling of the solder is needed.
  • inventively designed cooling device and the method according to the invention only require a simply formed heat sink for targeted inhomogeneous cooling of the solder.
  • the heat sink acts on the underside of the plate and in the areas of the recesses on the underside of the first element respectively directly homogeneous cooling. In this way, a particularly high reduction of Junkern can be achieved in desired areas of the solder joint.
  • the heat sink is designed as a fan, which is a gaseous medium against the underside of the plate and in the areas of the Recesses against the bottom of the first element blows. As a result, a quick cooling of the solder can be achieved.
  • the heat sink is designed as a fan which blows a gaseous medium against the underside of the plate and in the areas of the recesses against the underside of the first element, the fan the gaseous medium against the underside of the plate and Homogeneously blowing in the areas of the recesses against the bottom of the first element.
  • the heat sink is designed as a fan which blows a gaseous medium against the underside of the plate and in the areas of the recesses against the underside of the first element, the fan the gaseous medium against the underside of the plate and Homogeneously blowing in the areas of the recesses against the bottom of the first element.
  • the heat sink is designed as a cooled body, since then the heat sink is particularly simple.
  • the heat sink is formed as a cooled body, the cooled body acts on the underside of the plate and in the areas of the recesses on the underside of the first element respectively directly homogeneous cooling, since then the heat sink is particularly simple is and in desired areas of the solder joint a particularly high
  • the plate is integrally formed from a material, since then the plate is particularly simple.
  • the specific thermal conductivity of the material from which the plate is formed is less than 70W / (mK) and in particular less than 3W / (mK).
  • the plate has a first layer and a second layer disposed over the first layer, wherein the material of the the first or second layer is formed, has a specific thermal conductivity less than 3W / (mK).
  • One layer can then be used, for example, to achieve sufficient mechanical stability of the plate, while the other layer serves to achieve a good thermal insulation capacity of the plate.
  • the underside of the first element rests on the second layer of the plate and the material from which the second layer is formed has a specific thermal conductivity of less than 3W / (mK) then the second layer of the plate on which the first element rests, has a low specific thermal conductivity and thus any residual heat of the first layer of the plate, which results from a temporally vorrangenden cooling, only to a very limited extent the currently held cooling process.
  • Plate holding device which is adapted to temporarily hold the plate during cooling of the plate, since then the cooling device can be particularly simple.
  • the first element is designed as a metal plate and the second element as a substrate.
  • a design of the first element as a metal plate and the second element as a substrate represent conventional embodiments of the first and second elements.
  • the second element is formed in several pieces.
  • a multi-part design of the second element represents a common embodiment of the second element.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a power semiconductor module and a cooling device according to the invention
  • 2 shows a schematic view from above of the arrangement shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a power semiconductor module and a further embodiment of a cooling device according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a power semiconductor module and a further embodiment of a cooling device according to the invention
  • FIG 6 is a schematic top view of the arrangement shown in FIG 5 and
  • FIG. 1 shows a cooling device 1 according to the invention for cooling liquid solder 4 for producing a solder joint, in particular a large area
  • solder between a first and a second element 2 and 3 between which the liquid solder 4 is arranged, shown. 2 shows a schematic view from above of the arrangement shown in FIG. 1, wherein the first and second elements 2 and 3 and the power semiconductor components 10 are indicated by a transparent and dashed line, and the solder layers are not shown.
  • the cooling device 1 has an evacuatable chamber 17, in which a plate 1 1 and in the below the plate 1 1, a heat sink 16 is arranged.
  • the plate 1 1 is offended by an outer edge 26 of the plate 1 1, from a top 13 to a bottom 14 of the plate 1 1 passing
  • the plate 1 1 is provided so that during operation of the cooling device 1, a bottom 15 of the first element 2 rests on the top 13 of the plate 1 1.
  • a first element 2 and a second element 3 is arranged, between which liquid solder 4 is arranged.
  • the first and second elements 2 and 3 are to be soldered together by means of the cooling device 1.
  • the first element 2 is formed as a metal plate and the second element 3 is formed as a substrate.
  • the metal plate is usually made of copper, but may also consist of several superimposed metal layers be formed, in which case preferably consists of a metal layer of copper.
  • the substrate 3 has an electrically nonconductive insulating layer 5 and an arranged on an upper side of the insulating layer 5 and with the
  • Insulation layer 5 connected electrically conductive structured first conductor layer 7, which forms in the embodiment of printed conductors 8. Furthermore, the substrate 3 has an electrically conductive, preferably unstructured, second conductive layer 6 arranged on a lower side of the insulating layer 5 and connected to the insulating layer 5.
  • the insulation layer 5 is arranged between the structured first conductor layer 7 and the second conductor layer 6.
  • the insulating layer 6 is preferably formed in the form of a ceramic plate.
  • the first and second conductor layers 6 and 8 are preferably made of copper, but may also be formed of a plurality of superimposed metal layers, in which case preferably a metal layer consists of copper.
  • Substrate 3 is preferably in the form of a direct copper bonded substrate (DCB substrate), as in the exemplary embodiment.
  • DCB substrate direct copper bonded substrate
  • liquid additional solder 9 is arranged for the production of this solder joint.
  • the first and second elements 2 and 3 form together with the power semiconductor devices 10 and the solder joints to be formed between them
  • the respective power semiconductor component 10 is preferably in the form of a power semiconductor switch or a diode.
  • the respective power semiconductor switch is generally in the form of a
  • Transistor e.g. of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), or in the form of a thyristor.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • MOSFETs Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the underside 15 of the first element 2 rests on the upper side 13 of the plate 11.
  • the upper side 13 of the plate 1 1 thus has a mechanical contact with the underside 15 of the first element 2.
  • the underside 15 of the first element 2 is covered by the plate 1, wherein in the areas of the recesses 12, the bottom 15 of the first element 2 is not covered by the plate 1 1.
  • Between the recesses 12 webs 31 of the plate 1 1 are arranged.
  • the webs 31 of the plate 1 1 cover areas of the bottom 15 of the first element second
  • the plate 1 1 and the recesses 12 are disposed between the first element 2 and the heat sink 16.
  • the webs 31 of the plate 1 1 are arranged between the first element 2 and the heat sink 16.
  • the heat sink 16 is spaced from the plate 1 1.
  • the heat sink 16 acts on the bottom 14 of the plate 1 1 and in areas of the recesses 12 on the bottom 15 of the first element 2 directly cooling.
  • Temperature distribution of the solder in the cooling process specifically inhomogeneous effect so that when cooling the solder the solidification fronts of the solder starting from desired areas where the solder joint should have as little Junker and thus should have a particularly high quality, run to the outside.
  • the solder as long as the solder is not solidified, in the desired areas during the cooling process of the solder has a slightly lower temperature than outside the desired areas, so that the solder in the desired areas first solidifies. Junkers form then prefer outside the desired areas.
  • the solder 4 has a slightly lower temperature than outside the desired areas, the plate 1 1 is formed such that the recesses 12 are arranged at the desired areas, and thus the plate 1 1 at the desired areas the bottom 15 of the first element 2 not covered.
  • the heat sink 16 acts on the bottom 14 of the plate 1 1 and in the areas of the recesses 12 on the bottom 15 of the first element 2 directly cooling.
  • the bottom 15 of the first element 2 and thus the first element 2 is thus more strongly cooled in areas of the recesses 12 of the heat sink 16 as in the areas of the underside 15 of the first element 2 covered by the plate 1 1, since in these areas Heat sink 16 only indirectly on the cooling plate 1 1 on the bottom 15 of the first element 2 acts cooling.
  • the solder 4 is thus in the arranged on the recesses 12 areas first solidify on cooling of the solder 4, so that the solidification fronts of the solder 4, starting from the areas of the solder 4 arranged above the recesses 12, extend laterally to the areas of the solder 4 that overlap the areas of the underside 15 of the solder 1 covered by the plate 11 first element 2 are arranged.
  • solder 4 arranged between the first and second elements 2 and 3 should, after its solidification in the aligned below the
  • the plate 1 1 is therefore designed such that the
  • Recesses 12 are aligned with the power semiconductor devices 10 are disposed below the power semiconductor devices 10.
  • the number of recesses 12 can also be smaller or larger than the number of power semiconductor components 10.
  • the size and geometric shape of the recesses may differ from the size and geometric shape of the power semiconductor components 10.
  • the invention has the great advantage that no complex formed controlled heat sink is needed to effect a targeted inhomogeneous cooling of the solder 4.
  • the heat sink 16 can be easily formed in the invention, since in the invention, the inhomogeneous cooling of the solder 4 by the thermal insulating effect of the plate 1 1, the cooling effect of the heat sink 6 on the bottom 15 of the first element 2 in the areas on which the underside 15 of the first element 2 is covered by the plate 1 1, compared to the areas where the recesses 12 are arranged, reduced.
  • the thermal insulating effect of the plate 1 1 are specifically adapted and thus the solidification process of the solder 4 are selectively influenced.
  • the heat sink 16 is designed as a fan, the gaseous medium 12 (eg nitrogen, air) against the bottom 14 of the plate 1 1 and in the areas of the recesses 12 against the Bottom 15 of the first element 2 blows.
  • the blower is preferably connected via at least one pressure line to the outside world, wherein the gaseous medium is supplied to the blower from the outside via the at least one pressure line and blows the blower, the externally supplied gaseous medium.
  • the fan can consist of a single nozzle and a piece of a pressure line arranged in the evacuatable chamber 17 connected to the nozzle.
  • the heat sink 16 acts on the bottom 14 of the plate 1 1 and in the areas of the recesses 12 on the bottom 15 of the first element 2 respectively directly homogeneous cooling, for which purpose the fan 16, the gaseous medium 12 against the bottom 14 of the plate. 1 1 and in the areas of the recesses 12 against the bottom 15 of the first element 2 blows homogeneously.
  • the blower 16 has only a single nozzle with a large cross-section, through which the gaseous medium 12 is blown out.
  • the plate 1 1, the bottom plate of a fixed in the evacuatable chamber 17 holding device 19, which is designed to hold the first element 2.
  • the holding device 19 preferably further comprises holding elements 18 which prevent a lateral movement of the first element 2 running parallel to the course of the plate 11.
  • the holding elements 18 form
  • a frame enclosing the first element 2 laterally.
  • This ensures that the plate 1 1 has a conclusive mechanical contact with the first element 2.
  • the heat sink 16 is designed as a blower, which is able to eject the gaseous medium 1 1 at high speed, the gaseous medium 1 1 between plate 1 1 and the first element 2 can pass or the first Element 2 can lift up from the plate 1 1.
  • fixed spacing elements eg small heat-resistant beads
  • the first and second elements 2 and 3 together with the liquid solder 4 arranged between the first and second elements 2 and 3, are introduced into the evacuatable chamber 17 and the first element 2 is placed on the plate 1 1 of the cooling device 1 placed.
  • the evacuatable chamber 17 has an opening which can be closed by means of a slide and which can not be shown in the figures, through which the power semiconductor module 30 can be introduced into the chamber 17.
  • the liquid solder 4 and the liquid further solder 9 consist of a respective solder that has been liquefied in advance in an oven. For this, the entire power semiconductor module 30 is heated in the furnace, so that the particular solder liquefies and the liquid solder 4 and the liquid further solder 9 are formed.
  • a chamber is understood in which, the prevailing in the chamber gas pressure against the normal pressure can be reduced or can be reduced.
  • the evacuable chamber need not be able to create a vacuum, especially a high vacuum inside it.
  • FIG. 3 is a schematic perspective sectional view of FIG.
  • Cooling device 1 in accordance with FIG. 3 corresponds to the design of the cooling device 1 according to FIG. 1 and FIG. 2 except for the feature that in the embodiment of the cooling device 1 according to FIG. 3 the cooling device 1 has a plate holding device 25 which is designed for this purpose is to hold the plate 1 1 temporarily when cooling the plate 1 1.
  • the plate holding device 25 which is designed for this purpose is to hold the plate 1 1 temporarily when cooling the plate 1 1.
  • Plate holding device 25 preferably has plate holding elements 21 which prevent a lateral movement of the plate 11 running parallel to the course of the first element 2.
  • the plate holding members 21 preferably form
  • the first and second elements 2 and 3 together with the arranged between the first and second elements 2 and 3 liquid solder 4 and the plate 1 1 rests on the first element 2, in the evacuable chamber 17 introduced.
  • the power semiconductor components 10 with the liquid further solder 9 and the plate 11 arranged between the second element 3 and the power semiconductor components 10 are introduced into the evacuatable chamber 17, so that the entire Power semiconductor module 30 already on insertion into the chamber 1 1 on the plate 1 1 is arranged.
  • the evacuatable chamber 17 has an opening which can not be shown in the figures and which can be closed by means of a slide
  • Power semiconductor module 30 can be introduced together with the plate 1 1 in the evacuatable chamber 17. After the solidification of Lot 4 is the
  • the plate 1 1 is heat resistant at least up to 280 ° C, so that the plate 1 1 can be heated together with the arranged on her power semiconductor module 30 in advance in the oven and the respective solder of the
  • Power semiconductor module 30 can be liquefied.
  • the plate 1 1 when the plate 1 1 is arranged in the evacuatable chamber 17, the plate 1 1 is part of the cooling device 1.
  • FIG 4 is a schematic perspective sectional view of
  • the design of the cooling device 1 according to FIG 4 is consistent with the design of the cooling device 1 according to FIG 1 and FIG 2 to the feature that in the formation of the cooling device 1 according to FIG 4, the heat sink 16 'is formed as a cooled body.
  • the cooled body 16 ' may be e.g. by means of a cooling liquid passing through the body 16 '(e.g.
  • the body 16 ' may thus be e.g. be formed as a liquid cooling body.
  • the heat sink 16 acts on the underside 14 of the plate 1 1 and in the areas of the recesses 12 on the underside 15 of the first element 2 respectively directly homogeneous cooling (see dashed arrows in Figure 4), for which purpose the cooled body 16 'acts on the bottom 14 of the plate 1 1 and in the areas of the recesses 12 on the bottom 15 of the first element 2 respectively directly homogeneous cooling.
  • the cooled body 16 ' may be arranged as in the embodiment of the plate 1 1 objected, but may also have a mechanical contact with the plate 1 1.
  • FIG. 5 shows a cooling device 1 according to the invention for cooling liquid solder 4 for producing a solder joint, in particular a large-area solder joint
  • FIG. 6 a schematic top view of the arrangement illustrated in FIG. 5 is shown, wherein the first and second elements 2 and 3 and the power semiconductor components 10 are indicated in a transparent and dashed line, and the solder layers are not shown.
  • the design of the cooling device 1 according to FIG. 5 and FIG. 6 corresponds to the design of the cooling device 1 according to FIG. 1 and FIG. 2, wherein, as shown by way of example in FIG. 5 and FIG. 6, the second element 3 can also be made in several parts.
  • the second element 3 consists of several
  • the second element 3 is formed as a substrate, wherein the substrate 3 is formed in several pieces and consists of juxtaposed sub-substrates 3a.
  • the sub-substrates 3a are respectively formed like the substrate described in the description of FIG.
  • the sub-substrates 3a are preferably arranged separated from each other by a gap 32.
  • the power semiconductor module 30 thus has, in FIG. 5 and FIG. 6, a multiply formed substrate 3. It should be noted that
  • the recesses 12 are not necessarily aligned with the power semiconductor devices 10 below the power semiconductor devices 10 must be arranged, but can identify an arbitrary position. Furthermore, the number of recesses 12 may also be smaller or larger than the number of power semiconductor components 10. Furthermore, the size and geometric shape of the recesses of the size and geometric shape of the power semiconductor devices 10 differ. Preferably, under each
  • Sub-substrate 3a at least one recess 12, in particular a single recess 12, 12 arranged. If a single recess 12, 12 is arranged under each sub-substrate 3a, then it may be advantageous if the single recess 12 is arranged in alignment with the center M of the respective sub-substrate 3a below the respective sub-substrate 3a (see FIG. 5).
  • the second element 3 or the substrate 3 as described above in several pieces from juxtaposed sub-elements 3a or from juxtaposed sub-substrates 3a may be formed.
  • the plate 1 1 preferably passes from the bottom 14 to the top 13 of the plate 1 1 over the entire surface of the plate 1 1 homogeneous heat.
  • the plate 11 preferably has a uniform thickness d over the entire surface of the plate 11 (see FIG. 7).
  • the plate 1 1 is heat resistant at least up to 280 ° C.
  • the plate 11 may be integrally formed of a material (e.g., steel, glass, ceramic, heat-resistant plastic).
  • the specific thermal conductivity of the material from which the plate 1 1 is formed should preferably be less than 70 W / (m-K) and thus be significantly smaller than the specific thermal conductivity of copper and in particular less than 3W / (m-K).
  • the plate 11 can also consist of several
  • the plate 11 may, for example, have a first layer 23 and a second layer 24 arranged above the first layer 23, the material from which the first or second layer is formed, has a specific thermal conductivity less than 3W / (m-K).
  • One layer can serve, for example, to achieve a sufficient mechanical stability of the plate 1 1, while the other layer to achieve a good thermal
  • the first and second layers 23 and 24 are preferably connected to one another in a material-bonded manner.
  • the underside 15 of the first element 2 rests on the second layer 24 of the plate 11 and the material of which the second layer 24 is formed has a specific thermal conductivity of less than 3W / (m-K).
  • the second layer 24 is formed of polytetrafluoroethylene (PTFE), so that the first element 2 can not adhere to the plate 1 1 and the plate 1 1 has a good thermal insulation capability.
  • the first layer 23 is preferably made of aluminum, or of an aluminum alloy or of steel.
  • the plate 11 may have more layers arranged one above the other than the first and second layers 23 and 24.
  • the invention further relates to a method for cooling liquid solder for producing a solder joint between the first and the second element 2 and 3 by means of the cooling device 1.
  • a first method step arranging the first element 2 on the plate 1 1 in the evacuatable chamber 17 of the cooling device 1, wherein in the evacuable chamber 17 below the plate 1 1, a heat sink 16 or 16 'of the cooling device 1 is arranged between the first and the second element 2 and 3 liquid Lot 4 is arranged, wherein the plate 1 1 with the
  • a first method step an introduction of the arranged on the plate 1 1 first element 2 together with the plate 1 1 in the evacuable chamber 17 of the cooling device 1, wherein the plate 1 1 is arranged in the evacuable chamber 17, that below the plate 1 1 a Heat sink 16 and 16 'of the cooling device 1 is arranged, wherein between the first and the second element 2 and 3 liquid solder 4 is arranged, wherein the plate 1 1 spaced from the outer edge 26 of the plate 1 1, from the top 13 to Bottom 14 of the plate 1 1 therethrough recesses 12 is provided, the bottom 15 of the first element 2 rests on the top 13 of the plate 2, wherein the plate 2 and the recesses 12 between the first element 2 and the heat sink 16 or 16 '. are arranged.
  • the cooling device 1 may be part of a soldering system, which has a furnace arranged next to the cooling device 1 for liquefying the solder, the first and second elements 2 and 3 to be soldered together with the liquid solder disposed between the first and second elements 2 and 3 4 of an evacuable chamber of the oven, is transferred to the evacuable chamber 17 of the cooling device 1.
  • the gas pressure prevailing in the evacuatable chamber of the furnace and the gas pressure prevailing in the evacuatable chamber 17 of the cooling device 1 can be reduced compared to the air pressure prevailing on the earth's surface.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum Abkühlen von flüssigen Lot (4) zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element (2, 3) zwischen denen das flüssige Lot (4) angeordnet ist, wobei die Kühleinrichtung (1) eine evakuierbare Kammer (17) aufweist, in der eine Platte (11) und in der unterhalb der Platte (11) eine Wärmesenke (16, 16') angeordnet ist, wobei die Platte (11) mit von einem Außenrand (26) der Platte (11) beabstandeten, von einer Oberseite (13) zu einer Unterseite (14) der Platte (11) hindurchverlaufenden Ausnehmungen (12) versehen ist, wobei die Platte (11) dafür vorgesehen ist, dass im Betrieb der Kühleinrichtung (1) eine Unterseite (15) des ersten Elements auf der Oberseite (13) der Platte (11) aufliegt, wobei die Platte (11) und die Ausnehmungen (12) zwischen dem ersten Element (2) und der Wärmesenke (16, 16') angeordnet sind, wobei die Wärmesenke (16, 16') auf die Unterseite (14) der Platte (11) und in den Bereichen der Ausnehmungen (12) auf die Unterseite (15) des ersten Elements (2) direkt kühlend einwirkt. Weiterhin betrifft die Erfindung diesbezügliches Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung.

Description

Kühleinrichtung und Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element zwischen denen das flüssige Lot angeordnet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element mittels einer Kühleinrichtung.
In der Elektrotechnik werden techniküblich Elemente mittels einer Lötverbindung miteinander verbunden. Zur Herstellung der Lötverbindung wird dabei techniküblich flüssiges Lot, das zwischen den beiden zu verbindenden Elementen angeordnet ist, unter den Schmelzpunkt des Lot mittels einer Kühleinrichtung abgekühlt. Das durch den Kühlprozess erstarrte Lot verbindet die beiden Elemente.
Insbesondere bei großflächigen Lötverbindungen ist es dabei wünschenswert, die Temperaturverteilung des Lots beim Abkühlungsprozess gezielt derart inhomogen zu bewirken, dass beim Abkühlen des Lot die Erstarrungsfronten des Lots ausgehend von gewünschten Bereichen, an denen die Lötverbindung möglichst wenig Junker aufweisen soll und somit eine besonders hohe Qualität aufweisen soll, nach Außen verlaufen. Hierzu ist es notwendig, dass das Lot solange das Lot nicht erstarrt ist, in den gewünschten Bereichen während des Abkühlungsprozess des Lots eine etwas niedrigere Temperatur aufweist als außerhalb der gewünschten Bereiche, so dass das Lot in den gewünschten Bereichen zuerst erstarrt. Junker bilden sich dann bevorzugst außerhalb der gewünschten Bereiche.
Aus der DE 10 201 1 081 606 A1 ist eine Kühlvorrichtung zum Abkühlen des noch flüssigen Lots mindestens einer herzustellenden großflächigen Lötverbindung bekannt, bei der eine komplex ausgebildete gesteuerte Wärmesenke eine gezielte inhomogene Abkühlung des Lots bewirkt.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine einfach ausgebildete Kühleinrichtung und einfaches Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung zu schaffen, die in gewünschten Bereichen der Lötverbindung eine Reduzierung von Junkern ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühleinrichtung zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element zwischen denen das flüssige Lot angeordnet ist, wobei die Kühleinrichtung eine evakuierbare Kammer aufweist, in der eine Platte und in der unterhalb der Platte eine Wärmesenke angeordnet ist, wobei die Platte mit von einem Außenrand der Platte beabstandeten, von einer Oberseite zu einer Unterseite der Platte
hindurchverlaufenden Ausnehmungen versehen ist, wobei die Platte dafür vorgesehen ist, dass im Betrieb der Kühleinrichtung eine Unterseite des ersten Elements auf der Oberseite der Platte aufliegt, wobei die Platte und die Ausnehmungen zwischen dem ersten Element und der Wärmesenke angeordnet sind, wobei die Wärmesenke auf die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen auf die Unterseite des ersten Elements direkt kühlend einwirkt.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element mittels einer Kühleinrichtung, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Anordnen des ersten Elements auf einer Platte in einer evakuierbaren Kammer der Kühleinrichtung, wobei in der evakuierbaren Kammer unterhalb der Platte eine Wärmesenke der Kühleinrichtung angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Element flüssiges Lot angeordnet ist, wobei die Platte mit von einem Außenrand der Platte beabstandeten, von einer Oberseite zu einer Unterseite der Platte hindurchverlaufenden Ausnehmungen versehen ist, wobei eine Unterseite des ersten Elements auf der Oberseite der Platte aufliegt, wobei die Platte und die
Ausnehmungen zwischen dem ersten Element und der Wärmesenke angeordnet sind, oder
Einführen des auf einer Platte angeordneten ersten Elements zusammen mit der Platte in einer evakuierbaren Kammer der Kühleinrichtung, wobei die Platte derart in der evakuierbaren Kammer angeordnet wird, dass unterhalb der Platte eine
Wärmesenke der Kühleinrichtung angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Element flüssiges Lot angeordnet ist, wobei die Platte mit von einem Außenrand der Platte beabstandeten, von einer Oberseite zu einer Unterseite der Platte hindurchverlaufenden Ausnehmungen versehen ist, wobei eine Unterseite des ersten Elements auf der Oberseite der Platte aufliegt, wobei die Platte und die
Ausnehmungen zwischen dem ersten Element und der Wärmesenke angeordnet sind, b) Direkt kühlendes Einwirken der Wärmesenke auf die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen auf die Unterseite des ersten Elements mindestens solange bis das Lot erstarrt ist.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Kühleinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren weisen den großen Vorteil auf, dass keine komplex ausgebildete gesteuerte Wärmesenke zur Erzielung einer gezielten inhomogenen Abkühlung des Lots benötigt wird. Die erfindungsgemäß ausgebildete Kühleinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren benötigen lediglich eine einfach ausgebildete Wärmesenke zur gezielten inhomogenen Abkühlung des Lots.
Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu vorteilhaften Ausbildungen der Kühleinrichtung und umgekehrt.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Wärmesenke auf die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen auf die Unterseite des ersten Elements jeweilig direkt homogen kühlend einwirkt. Hierdurch kann in gewünschten Bereichen der Lötverbindung eine besonders hohe Reduzierung von Junkern erzielt werden.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Wärmesenke als Gebläse ausgebildet ist, das ein gasförmiges Medium gegen die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen gegen die Unterseite des ersten Elements bläst. Hierdurch kann eine schnelle Abkühlung des Lot erzielt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wärmesenke als Gebläse ausgebildet ist, das ein gasförmiges Medium gegen die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen gegen die Unterseite des ersten Elements bläst, wobei das Gebläse das gasförmige Medium gegen die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen gegen die Unterseite des ersten Elements homogen bläst. Hierdurch kann eine schnelle Abkühlung des Lot und in gewünschten Bereichen der Lötverbindung eine besonders hohe Reduzierung von Junkern erzielt wird.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wärmesenke als ein gekühlter Körper ausgebildet ist, da dann die Wärmesenke besonders einfach ausgebildet ist.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wärmesenke als gekühlter Körper ausgebildet ist, wobei der gekühlte Körper auf die Unterseite der Platte und in den Bereichen der Ausnehmungen auf die Unterseite des ersten Elements jeweilig direkt homogen kühlend einwirkt, da dann die Wärmesenke besonders einfach ausgebildet ist und in gewünschten Bereichen der Lötverbindung eine besonders hohe
Reduzierung von Junkern erzielt wird.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Platte von der Unterseite zur Oberseite der Platte über die gesamte Fläche der Platte homogen Wärme leitet.
Hierdurch kann in gewünschten Bereichen der Lötverbindung eine besonders hohe Reduzierung von Junkern erzielt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Platte einstückig aus einem Material ausgebildet ist, da dann die Platte besonders einfach ausgebildet ist.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials aus dem die Platte ausgebildet ist, kleiner als 70W/(m- K) und insbesondere kleiner als 3W/(m- K) ist. Je geringer die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials der Platte ist, desto geringer kann die Dicke der Platte sein und infolge desto weniger kann die Platte Wärme speichern.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Platte eine erste Schicht und eine über der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht aufweist, wobei das Material aus dem die erste oder zweite Schicht ausgebildet ist, eine spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 3W/(m- K) aufweist. Eine Schicht kann dann z.B. zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Stabilität der Platte dienen, während die andere Schicht zur Erzielung einer guten thermischen Isolationsfähigkeit der Platte dient.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn im Betrieb der Kühleinrichtung die Unterseite des ersten Elements auf der zweiten Schicht der Platte aufliegt und das Material aus dem die zweite Schicht ausgebildet ist, eine spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 3W/(m-K) aufweist, da dann die zweite Schicht der Platte auf der das erste Element aufliegt, eine geringe spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist und somit eine eventuell vorhandene Restwärme der ersten Schicht der Platte, die von einem zeitlich vorrangegangen Abkühlvorgang herrührt, nur in einem sehr geringem Maße den momentan stattfinden Abkühlvorgang beeinflusst.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Platte die Bodenplatte einer in der evakuierbaren Kammer fest eingebauten Haltevorrichtung, die zum Halten des zweiten Elements ausgebildet ist, bildet, da dann die Herstellung der Lötverbindung besonders rationell erfolgen kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Kühleinrichtung eine
Plattenhaltevorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Platte temporär beim Abkühlen der Platte zu halten, da dann die Kühleinrichtung besonders einfach ausgebildet sein kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das erste Element als Metallplatte und das zweite Element als Substrat ausgebildet ist. Eine Ausbildung des ersten Elements als Metallplatte und des zweiten Elements als Substrat stellen übliche Ausbildungen des ersten und zweiten Elements dar.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Element mehrstückig ausgebildet ist. Eine mehrstückige Ausbildung des zweiten Elements stellt eine übliche Ausbildung des zweiten Elements dar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 eine schematisierte Schnittdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls und einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, FIG 2 eine schematisierte Ansicht von oben auf die in FIG 1 dargestellte Anordnung,
FIG 3 eine schematisierte Schnittdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls und einer weiteren Ausbildung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
FIG 4 eine schematisierte Schnittdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls und einer weiteren Ausbildung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
FIG 5 eine schematisierte Schnittdarstellung eines weiteren
Leistungshalbleitermoduls und einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
FIG 6 eine schematisierte Ansicht von oben auf die in FIG 5 dargestellte Anordnung und
FIG 7 eine Platte.
In FIG 1 ist eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung 1 zum Abkühlen von flüssigen Lot 4 zur Herstellung einer Lötverbindung, insbesondere einer großflächigen
Lötverbindung, zwischen einem ersten und einem zweiten Element 2 und 3 zwischen denen das flüssige Lot 4 angeordnet ist, dargestellt. In FIG 2 ist eine schematisierte Ansicht von oben auf die in FIG 1 dargestellte Anordnung dargestellt, wobei das erste und zweite Element 2 und 3 und die Leistungshalbleiterbauelemente 10 durchsichtig und gestrichelt gezeichnet angedeutet, dargestellt sind und die Lötschichten nicht dargestellt sind. Die Kühleinrichtung 1 weist eine evakuierbare Kammer 17 auf, in der eine Platte 1 1 und in der unterhalb der Platte 1 1 eine Wärmesenke 16 angeordnet ist. Die Platte 1 1 ist mit von einem Außenrand 26 der Platte 1 1 beanstandeten, von einer Oberseite 13 zu einer Unterseite 14 der Platte 1 1 hindurchverlaufenden
Ausnehmungen 12 versehen. Die Platte 1 1 ist dafür vorgesehen ist, dass im Betrieb der Kühleinrichtung 1 eine Unterseite 15 des ersten Elements 2 auf der Oberseite 13 der Platte 1 1 aufliegt. In der evakuierbaren Kammer 17 ist ein erstes Element 2 und ein zweites Element 3 angeordnet, zwischen denen flüssiges Lot 4 angeordnet ist. Das erste und zweite Element 2 und 3 sollen mittels der Kühleinrichtung 1 miteinander verlötet werden.
Vorzugsweise ist das erste Element 2 als Metallplatte ausgebildet und das zweite Element 3 als Substrat ausgebildet. Die Metallplatte besteht üblicherweise aus Kupfer, kann aber auch aus mehreren übereinander angeordneten Metallschichten ausgebildet sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise eine Metallschicht aus Kupfer besteht. Das Substrat 3 weist eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5 und eine auf einer Oberseite der Isolationsschicht 5 angeordnete und mit der
Isolationsschicht 5 verbundene elektrisch leitende strukturierte erste Leitungsschicht 7 auf, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels Leiterbahnen 8 ausbildet. Weiterhin weist das Substrat 3 eine auf einer Unterseite der Isolationsschicht 5 angeordnete und mit der Isolationsschicht 5 verbundene elektrisch leitende vorzugweise unstrukturierte zweite Leitungsschicht 6 auf. Die Isolationsschicht 5 ist zwischen der strukturierten ersten Leitungsschicht 7 und der zweiten Leitungsschicht 6 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 6 ist vorzugsweise in Form einer Keramikplatte ausgebildet. Die erste und zweite Leitungsschicht 6 und 8 bestehen vorzugsweise aus Kupfer, können aber auch aus mehreren übereinander angeordneten Metallschichten ausgebildet sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise eine Metallschicht aus Kupfer besteht. Das
Substrat 3 ist vorzugweise, wie beim Ausführungsbeispiel, in Form eines Direct Copper Bonded Substrats (DCB-Substrat) ausgebildet.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird mittels der Kühleinrichtung 1 zusammen mit der Herstellung der Lötverbindung zwischen dem ersten und einem zweiten Element 2 und 3, auch die Herstellung einer Lötverbindung zwischen
Leistungshalbleiterbauelementen 10 und dem zweiten Element 3 durchgeführt.
Zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen 10 und dem zweiten Element 3 ist, zur Herstellung dieser Lötverbindung, flüssiges weiteres Lot 9 angeordnet. Das erste und zweite Element 2 und 3 bildet zusammen mit den Leistungshalbleiterbauelementen 10 und den zwischen Ihnen auszubildenden Lötverbindungen ein
Leistungshalbleitermodul 30. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 10 liegt vorzugsweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Der jeweilige Leistungshalbleiterschalter liegt dabei im Allgemeinen in Form eines
Transistors, wie z.B. eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), oder in Form eines Thyristors vor.
Die Unterseite 15 des ersten Elements 2 liegt auf der Oberseite 13 der Platte 1 1 auf. Die Oberseite 13 der Platte 1 1 weist somit einen mechanischen Kontakt zur Unterseite 15 des ersten Elements 2 auf. Die Unterseite 15 des ersten Elements 2 wird von der Platte 1 bedeckt, wobei in den Bereichen der Ausnehmungen 12 die Unterseite 15 des ersten Elements 2 von der Platte 1 1 nicht bedeckt ist. Zwischen den Ausnehmungen 12 sind Stege 31 der Platte 1 1 angeordnet. Die Stege 31 der Platte 1 1 bedecken Bereiche der Unterseite 15 des ersten Elements 2.
Die Platte 1 1 und die Ausnehmungen 12 sind zwischen dem ersten Element 2 und der Wärmesenke 16 angeordnet. Die Stege 31 der Platte 1 1 sind dabei zwischen dem ersten Element 2 und der Wärmesenke 16 angeordnet. Im Rahmen des
Ausführungsbeispiels ist die Wärmesenke 16 von der Platte 1 1 beabstandet angeordnet.
Die Wärmesenke 16 wirkt auf die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in Bereichen der Ausnehmungen 12 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 direkt kühlend ein.
Insbesondere bei großflächigen Lötverbindungen ist es wünschenswert, die
Temperaturverteilung des Lots beim Abkühlungsprozess gezielt derart inhomogen zu bewirken, dass beim Abkühlen des Lots die Erstarrungsfronten des Lots ausgehend von gewünschten Bereichen an denen die Lötverbindung möglichst wenig Junker aufweisen soll und somit eine besonders hohe Qualität aufweisen soll, nach Außen verlaufen. Hierzu ist es notwendig, dass das Lot, solange das Lot nicht erstarrt ist, in den gewünschten Bereichen während des Abkühlungsprozess des Lots eine etwas niedrigere Temperatur aufweist als außerhalb der gewünschten Bereiche, so dass das Lot in den gewünschten Bereichen zuerst erstarrt. Junker bilden sich dann bevorzugst außerhalb der gewünschten Bereiche.
Um bei der Erfindung zu erreichen, dass in gewünschten Bereichen an denen die Lötverbindung möglichst wenig Junker aufweisen soll, während des
Abkühlungsprozess des Lots 4, das Lot 4 eine etwas niedrigere Temperatur aufweist als außerhalb der gewünschten Bereiche, wird die Platte 1 1 derart ausgebildet, dass die Ausnehmungen 12 an den gewünschten Bereichen angeordnet sind, und somit die Platte 1 1 an den gewünschten Bereichen die Unterseite 15 des ersten Elements 2 nicht bedeckt. Die Wärmesenke 16 wirkt auf die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der Ausnehmungen 12 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 direkt kühlend ein. Die Unterseite 15 des ersten Elements 2 und somit das erste Element 2 wird somit in Bereichen der Ausnehmungen 12 von der Wärmesenke 16 stärker gekühlt als in den von der Platte 1 1 bedeckten Bereichen der Unterseite 15 des ersten Elements 2, da in diesen Bereichen, die Wärmesenke 16 nur indirekt über die sich abkühlende Platte 1 1 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 kühlend einwirkt. Das Lot 4 wird somit in den über den Ausnehmungen 12 angeordneten Bereichen beim Abkühlen des Lot 4 zuerst erstarren, so dass die Erstarrungsfronten des Lots 4 ausgehend von den über den Ausnehmungen 12 angeordneten Bereichen des Lots 4 lateral zu den Bereichen des Lots 4 verlaufen, die über den von der Platte 1 1 bedeckten Bereichen der Unterseite 15 des ersten Elements 2 angeordnet sind.
Beim Ausführungsbeispiel soll das zwischen ersten und zweiten Element 2 und 3 angeordnete Lot 4 nach seinem Erstarren in den fluchtend unterhalb der
Leistungshalbleiterbauelemente 10 angeordneten Bereichen des Lots 4 möglichst wenig Junker aufweisen. Die Platte 1 1 ist deshalb derart ausgebildet, dass die
Ausnehmungen 12 fluchtet zu den Leistungshalbleiterbauelementen 10 unterhalb der Leistungshalbleiterbauelemente 10 angeordnet sind.
Es sei angemerkt, dass verallgemeinert, die Ausnehmungen 12 nicht
notwendigerweise fluchtet zu den Leistungshalbleiterbauelementen 10 unterhalb der Leistungshalbleiterbauelemente 10 angeordnet sind müssen, sondern eine beliebige Lage ausweisen können. Weiterhin kann die Anzahl der Ausnehmungen 12 auch kleiner oder größer sein als die Anzahl der Leistungshalbleiterbauelemente 10.
Weiterhin kann auch die Größe und geometrischen Form der Ausnehmungen von der Größe und geometrischen Form der Leistungshalbleiterbauelemente 10 abweichen.
Die Erfindung hat den großen Vorteil, dass keine komplex ausgebildete gesteuerte Wärmesenke benötigt wird, um eine gezielte inhomogene Abkühlung des Lots 4 zu bewirken. Die Wärmesenke 16 kann bei der Erfindung einfach ausgebildet sein, da bei der Erfindung, die inhomogene Abkühlung des Lots 4 durch die thermisch isolierende Wirkung der Platte 1 1 , die die kühlende Einwirkung der Wärmesenkel 6 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 in den Bereichen an denen die Unterseite 15 des ersten Elements 2 von der Platte 1 1 bedeckt ist, gegenüber den Bereichen an denen die Ausnehmungen 12 angeordnet sind, reduziert. Durch die Wahl der Lage, Größe und geometrischen Form der Ausnehmungen, die Anzahl der Ausnehmungen, des Materials bzw. der Materialen aus denen die Platte 1 1 ausgebildet ist, sowie durch die Wahl der Dicke d (siehe FIG 7) der Platte 1 1 kann die thermisch isolierende Wirkung der Platte 1 1 gezielt angepasst werden und somit der Erstarrungsvorgang des Lots 4 gezielt beeinflusst werden.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß FIG 1 ist die Wärmesenke 16 als Gebläse ausgebildet, die ein gasförmiges Medium 12 (z.B. Stickstoff, Luft) gegen die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der Ausnehmungen 12 gegen die Unterseite 15 des ersten Elements 2 bläst. Das Gebläse ist vorzugsweise über mindestens eine Druckleitung mit der Außenwelt verbunden, wobei das gasförmige Medium über die mindestens eine Druckleitung dem Gebläse von Außen zugeführt wird und das Gebläse, das von Außen zugeführte gasförmige Medium ausbläst. Das Gebläse kann z.B. aus einer einzelnen Düse und einem mit der Düse verbundenen in der evakuierbaren Kammer 17 angeordneten Stück einer Druckleitung bestehen.
Vorzugsweise wirkt die Wärmesenke 16 auf die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der Ausnehmungen 12 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 jeweilig direkt homogen kühlend ein, wobei hierzu das Gebläse 16 das gasförmige Medium 12 gegen die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der Ausnehmungen 12 gegen die Unterseite 15 des ersten Elements 2 homogen bläst. Dies kann z.B. erreicht werden, indem das Gebläse 16 nur eine einzelne Düse mit großem Querschnitt aufweist, durch die das gasförmige Medium 12 ausgeblasen wird.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels bildet die Platte 1 1 , die Bodenplatte einer in der evakuierbaren Kammer 17 fest eingebauten Haltevorrichtung 19, die zum Halten des ersten Elements 2 ausgebildet ist. Die Haltvorrichtung 19 weist weiterhin vorzugsweise Haltelemente 18 auf, die eine seitliche parallel zum Verlauf der Platte 1 1 verlaufende Bewegung des ersten Elements 2 verhindern. Die Halteelemente 18 bilden
vorzugsweise zusammengenommen einen Rahmen aus, der das erste Element 2 lateral umschließt. Vorzugsweise weist die Kühleinrichtung 1 in der evakuierbaren Kammer 17 angeordnete und auf das erste und/oder zweite Element 2 bzw. 3 absenkbare Druckelemente 22 auf, die von oben auf das erste und/oder zweite Element 2 bzw.3 drücken. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Platte 1 1 einen schlüssigen mechanischen Kontakt zum ersten Element 2 aufweist. Insbesondere wird hierdurch verhindert, dass falls die Wärmesenke 16 als Gebläse ausgebildet ist, das in der Lage ist das gasförmige Medium 1 1 mit hoher Geschwindigkeit auszustoßen, das gasförmige Medium 1 1 zwischen Platte 1 1 und dem ersten Element 2 gelangen kann bzw. das erste Element 2 nach oben von der Platte 1 1 abheben kann. Um zu verhindern, dass durch das Drücken der Druckelemente 22 auf das zweite Element 3 das Lot 4 eventuell seitlich austritt, können im Lot 4 z.B. feste Abstandshalteelemente (z.B. kleine hitzebeständige Kügelchen) angeordnet sein, die einen minimalen definierten Abstand des zweiten Elements 3 vom ersten Element 2 sicherstellen. Zum Abkühlen des flüssigen Lots 4 wird das erste und zweite Element 2 und 3 zusammen mit dem zwischen dem ersten und zweiten Element 2 und 3 angeordneten flüssigen Lot 4 in die evakuierbare Kammer 17 eingeführt und das erste Element 2 auf die Platte 1 1 der Kühleinrichtung 1 gelegt. Beim konkreten Ausführungsbeispiel werden zusammen mit dem ersten und zweiten Element 2 und 3 auch die
Leistungshalbleiterbauelemente 10 mit dem zwischen dem zweiten Element 3 und den Leistungshalbleiterbauelemente 10 angeordneten flüssigen weiteren Lot 9 in die evakuierbare Kammer 17 eingeführt, so dass das gesamte Leistungshalbleitermodul 30 auf der Platte 1 1 der Kühleinrichtung 1 angeordnet wird. Die evakuierbare Kammer 17 weist hierzu eine in den Figuren nicht dargestellte mittels eines Schiebers verschließbare Öffnung auf durch die das Leistungshalbleitermodul 30 in die Kammer 17 eingeführt werden kann.
Das flüssigen Lot 4 und das flüssige weitere Lot 9 bestehen aus einem jeweiligen Lot, dass im Vorfeld in einem Ofen verflüssigt wurde. Hierzu wird techniküblich das gesamte Leistungshalbleitermodul 30 in dem Ofen erhitzt, so dass sich das jeweilige Lot verflüssigt und sich das flüssige Lot 4 und das flüssige weitere Lot 9 ausbildet.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, das im Sinne der Erfindung unter einer
evakuierbaren Kammer, eine Kammer verstanden wird, in der, der in der Kammer herrschende Gasdruck gegenüber dem Normaldruck reduziert werden kann bzw. reduziert sein kann. Die evakuierbare Kammer braucht nicht in der Lage sein, ein Vakuum insbesondere eine Hochvakuum in ihrem Inneren erzeugen zu lassen.
In FIG 3 ist eine schematisierte perspektivische Schnittdarstellung des
Leistungshalbleitermoduls 30 und einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung 1 dargestellt. Die Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 3 stimmt dabei mit der Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 1 und FIG 2 bis auf das Merkmal überein, dass bei der Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 3 die die Kühleinrichtung 1 eine Plattenhaltevorrichtung 25 aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Platte 1 1 temporär beim Abkühlen der Platte 1 1 zu halten. Die
Plattenhaltevorrichtung 25 weist vorzugsweise Plattenhaltelemente 21 auf, die eine seitliche parallel zum Verlauf des ersten Elements 2 verlaufende Bewegung der Platte 1 1 verhindern. Die Plattenhaltelemente 21 bilden vorzugsweise
zusammengenommen, analog wie in FIG2 bezüglich der Halteelemente 18 dargestellt, einen Rahmen aus, der die erste Platte 1 1 lateral umschließt. Zum Abkühlen des flüssigen Lots 4 wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung das erste und zweite Element 2 und 3 zusammen mit dem zwischen dem ersten und zweiten Element 2 und 3 angeordneten flüssigen Lot 4 und der Platte 1 1 auf der das erste Element 2 aufliegt, in die evakuierbare Kammer 17 eingeführt. Beim konkreten Ausführungsbeispiel werden zusammen mit dem ersten und zweiten Element 2 und 3 auch die Leistungshalbleiterbauelemente 10 mit dem zwischen dem zweiten Element 3 und den Leistungshalbleiterbauelemente 10 angeordneten flüssigen weiteren Lot 9 und der Platte 1 1 in die evakuierbare Kammer 17 eingeführt, so dass das gesamte Leistungshalbleitermodul 30 bereits beim Einführen in die Kammer 1 1 auf der Platte 1 1 angeordnet ist. Die evakuierbare Kammer 17 weist hierzu eine in den Figuren nicht dargestellte mittels eines Schiebers verschließbare Öffnung auf durch die das
Leistungshalbleitermodul 30 zusammen mit der Platte 1 1 in die evakuierbare Kammer 17 eingeführt werden kann. Nach dem Erstarren des Lots 4 wird das
Leistungshalbleitermodul 30 zusammen mit der Platte 1 1 aus der evakuierbaren Kammer 17 ausgeführt.
Vorzugsweise ist die Platte 1 1 mindestens bis 280 °C hitzebeständig, so dass die Platte 1 1 zusammen mit dem auf ihr angeordneten Leistungshalbleitermodul 30 im Vorfeld im Ofen erhitzt werden kann und das jeweilige Lot des
Leistungshalbleitermoduls 30 verflüssigt werden kann.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Sinne der Erfindung, bei diesem
Ausführungsbeispiel, wenn die Platte 1 1 in der evakuierbare Kammer 17 angeordnet ist, die Platte 1 1 Bestandteil der Kühleinrichtung 1 ist.
In FIG 4 ist eine schematisierte perspektivische Schnittdarstellung des
Leistungshalbleitermoduls 30 und einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung 1 dargestellt. Die Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 4 stimmt dabei mit der Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 1 und FIG 2 bis auf das Merkmal überein, dass bei der Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 4 die Wärmesenke 16' als ein gekühlter Körper ausgebildet ist. Der gekühlte Körper 16' kann z.B. mittels einer durch den Körper 16' verlaufenden Kühlflüssigkeit (z.B.
Wasser) gekühlt werden. Der Körper 16' kann somit z.B. als Flüssigkeitskühlkörper ausgebildet sein.
Vorzugsweise wirkt die Wärmesenke 16' auf die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der Ausnehmungen 12 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 jeweilig direkt homogen kühlend ein (siehe gestrichelte Pfeile in FIG 4), wobei hierzu der gekühlte Körper 16' auf die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der Ausnehmungen 12 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 jeweilig direkt homogen kühlend einwirkt.
Der gekühlte Körper 16' kann wie beim Ausführungsbeispiel von der Platte 1 1 beanstandet angeordnet sein, kann aber auch einen mechanischen Kontakt mit der Platte 1 1 aufweisen.
Es sei angemerkt, dass selbstverständlich auch beim Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß FIG 3, die Wärmesenke in identischer Weise wie in der
Beschreibung zu FIG 4 beschrieben, als gekühlter Körper 16' ausgebildet sein kann.
In FIG 5 ist eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung 1 zum Abkühlen von flüssigen Lot 4 zur Herstellung einer Lötverbindung, insbesondere einer großflächigen
Lötverbindung, zwischen einem ersten und einem zweiten Element 2 und 3 zwischen denen das flüssige Lot 4 angeordnet ist, dargestellt. In FIG 6 ist eine schematisierte Ansicht von oben auf die in FIG 5 dargestellte Anordnung dargestellt, wobei das erste und zweite Element 2 und 3 und die Leistungshalbleiterbauelemente 10 durchsichtig und gestrichelt gezeichnet angedeutet, dargestellt sind und die Lötschichten nicht dargestellt sind. Die Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 5 und FIG 6 stimmt mit der Ausbildung der Kühleinrichtung 1 gemäß FIG 1 und FIG 2 überein, wobei wie beispielshaft in FIG 5 und FIG 6 dargestellt, das zweite Element 3 auch mehrstückig ausgebildet sein kann. Das zweite Element 3 besteht dabei aus mehreren
nebeneinander angeordneten Teilelementen 3a. Vorzugsweise ist das zweite Element 3 als Substrat ausgebildet, wobei das Substrat 3 mehrstückig ausgebildet ist und aus nebeneinander angeordneten Teilsubstraten 3a besteht. Die Teilsubstrate 3a sind jeweilig wie das in der Beschreibung zu FIG 1 beschriebene Substrat ausgebildet. Die Teilsubstrate 3a sind vorzugsweise jeweilig durch einen Spalt 32 voneinander getrennt angeordnet. Das Leistungshalbleitermodul 30 weist solchermaßen bei FIG 5 und FIG 6 ein mehrstückig ausgebildetes Substrat 3 auf. Es sei angemerkt, dass
verallgemeinert, die Ausnehmungen 12 nicht notwendigerweise fluchtet zu den Leistungshalbleiterbauelementen 10 unterhalb der Leistungshalbleiterbauelemente 10 angeordnet sind müssen, sondern eine beliebige Lage ausweisen können. Weiterhin kann die Anzahl der Ausnehmungen 12 auch kleiner oder größer sein als die Anzahl der Leistungshalbleiterbauelemente 10. Weiterhin kann auch die Größe und geometrischen Form der Ausnehmungen von der Größe und geometrischen Form der Leistungshalbleiterbauelemente 10 abweichen. Vorzugsweise ist unter jedem
Teilsubstrat 3a mindestens eine Ausnehmung 12, insbesondere eine einzelne Ausnehmung, 12 angeordnet. Wenn unter jedem Teilsubstrat 3a eine einzelne Ausnehmung, 12 angeordnet ist, dann kann es vorteilhaft sein, wenn die einzelne Ausnehmung 12 fluchtet zur Mitte M des jeweiligen Teilsubstrats 3a unterhalb des jeweiligen Teilsubstrats 3a angeordnet ist (siehe FIG 5).
Es sei angemerkt, dass selbstverständlich ganz allgemein und insbesondere auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung, das zweite Element 3 bzw. das Substrat 3 wie oben beschrieben mehrstückig aus nebeneinander angeordneten Teilelementen 3a bzw. aus nebeneinander angeordneten Teilsubstraten 3a bestehend, ausgebildet sein kann.
Im Folgenden werden allgemein vorteilhafte Ausbildungen der Platte 1 1 beschrieben, wobei die Platte 1 1 , insbesondere bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie folgt beschrieben ausgebildet sein kann.
Die Platte 1 1 leitet vorzugsweise von der Unterseite 14 zur Oberseite 13 der Platte 1 1 über die gesamte Fläche der Platte 1 1 homogen Wärme. Hierzu weist die Platte 1 1 vorzugsweise über die gesamte Fläche der Platte 1 1 eine einheitliche Dicke d auf (siehe FIG 7).
Vorzugsweise ist die Platte 1 1 mindestens bis 280 °C hitzebeständig.
Die Platte 1 1 kann einstückig aus einem Material (z.B. Stahl, Glas, Keramik, hitzebeständiger Kunststoff,) ausgebildet sein. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials aus dem die Platte 1 1 ausgebildet ist, sollte vorzugsweise kleiner als 70W/(m- K) sein und somit deutlich kleiner als die spezifische Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sein und insbesondere kleiner als 3W/(m-K) sein. Je geringer die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials der Platte 1 1 ist, desto geringer kann die Dicke der Platte 1 1 sein und infolge desto weniger kann die Platte 1 1 Wärme speichern.
Wie beispielhaft in FIG 7 dargestellt kann die Platte 1 1 auch aus mehreren
übereinander anordneten Schichten ausgebildet sein. Die Platte 1 1 kann z.B. eine erste Schicht 23 und eine über der ersten Schicht 23 angeordnete zweite Schicht 24 aufweisen, wobei das Material aus dem die erste oder zweite Schicht ausgebildet ist, eine spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 3W/(m- K) aufweist. Eine Schicht kann dabei z.B. zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Stabilität der Platte 1 1 dienen, während die andere Schicht zur Erzielung einer guten thermischen
Isolationsfähigkeit der Platte 1 1 dient. Die erste und zweite Schicht 23 und 24 sind vorzugsweise miteinander stoffschlüssig verbunden.
Vorzugsweise liegt im Betrieb der Kühleinrichtung 1 , die Unterseite 15 des ersten Elements 2 auf der zweiten Schicht 24 der Platte 1 1 auf und das Material aus dem die zweite Schicht 24 ausgebildet ist, weist eine spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 3W/(m-K) auf. Vorzugsweise ist die zweite Schicht 24 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgebildet, so dass das erste Element 2 nicht an der Platte 1 1 anhaften kann und die Platte 1 1 eine gute thermische Isolationsfähigkeit aufweist. Die erste Schicht 23 ist vorzugsweise aus Aluminium, bzw. aus einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl ausgebildet.
Selbstverständlich kann die Platte 1 1 noch mehr übereinander angeordnete Schichten als die erste und zweite Schicht 23 und 24 aufweisen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Element 2 und 3 mittels der Kühleinrichtung 1 .
In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Anordnen des ersten Elements 2 auf der Platte 1 1 in der evakuierbaren Kammer 17 der Kühleinrichtung 1 , wobei in der evakuierbaren Kammer 17 unterhalb der Platte 1 1 eine Wärmesenke 16 bzw. 16' der Kühleinrichtung 1 angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Element 2 und 3 flüssiges Lot 4 angeordnet ist, wobei die Platte 1 1 mit vom
Außenrand 26 der Platte 1 1 beabstandeten, von der Oberseite 13 zur Unterseite 14 der Platte 1 1 hindurchverlaufenden Ausnehmungen 12 versehen ist, wobei die
Unterseite 15 des ersten Elements 2 auf der Oberseite 13 der Platte 1 1 aufliegt, wobei die Platte 1 1 und die Ausnehmungen 12 zwischen dem ersten Element 2 und der Wärmesenke 16 bzw. 16' angeordnet sind.
Alternativ hierzu erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt ein Einführen des auf der Platte 1 1 angeordneten ersten Elements 2 zusammen mit der Platte 1 1 in die evakuierbaren Kammer 17 der Kühleinrichtung 1 , wobei die Platte 1 1 derart in der evakuierbaren Kammer 17 angeordnet wird, dass unterhalb der Platte 1 1 eine Wärmesenke 16 bzw. 16' der Kühleinrichtung 1 angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Element 2 und 3 flüssiges Lot 4 angeordnet ist, wobei die Platte 1 1 mit von dem Außenrand 26 der Platte 1 1 beabstandeten, von der Oberseite 13 zur Unterseite 14 der Platte 1 1 hindurchverlaufenden Ausnehmungen 12 versehen ist, wobei die Unterseite 15 des ersten Elements 2 auf der Oberseite 13 der Platte 2 aufliegt, wobei die Platte 2 und die Ausnehmungen 12 zwischen dem ersten Element 2 und der Wärmesenke 16 bzw. 16' angeordnet sind.
In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt ein kühlendes Einwirken der Wärmesenke 16 bzw. 16' auf die Unterseite 14 der Platte 1 1 und in den Bereichen der
Ausnehmungen 15 auf die Unterseite 15 des ersten Elements 2 mindestens solange bis das Lot 4 erstarrt ist.
Die Kühleinrichtung 1 kann Bestandteil einer Lötanlage sein, die zur Verflüssigung des Lots, einen neben der Kühleinrichtung 1 angeordneten Ofen aufweist, wobei das zu verlötende erste und zweite Elemente 2 und 3 zusammen mit dem zwischen dem ersten und zweiten Elemente 2 und 3 angeordneten flüssigem Lot 4 von einer evakuierbaren Kammer des Ofen, in die evakuierbare Kammer 17 der Kühleinrichtung 1 überführt wird. Der in der evakuierbaren Kammer des Ofens herrschende Gasdruck und der in der evakuierbaren Kammer 17 der Kühleinrichtung 1 herrschende Gasdruck können dabei gegenüber gegen dem auf der Erdoberfläche herrschenden Luftdruck reduziert sein.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von
verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.

Claims

Kühleinrichtung zum Abkühlen von flüssigen Lot (4) zur Herstellung einer
Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element (2,3) zwischen denen das flüssige Lot (4) angeordnet ist, wobei die Kühleinrichtung (1 ) eine evakuierbare Kammer (17) aufweist, in der eine Platte (1 1 ) und in der unterhalb der Platte (1 1 ) eine Wärmesenke (16,16') angeordnet ist, wobei die Platte (1 1 ) mit von einem Außenrand (26) der Platte (1 1 ) beabstandeten, von einer Oberseite (13) zu einer Unterseite (14) der Platte (1 1 ) hindurchverlaufenden Ausnehmungen
(12) versehen ist, wobei die Platte (1 1 ) dafür vorgesehen ist, dass im Betrieb der Kühleinrichtung (1 ) eine Unterseite (15) des ersten Elements auf der Oberseite
(13) der Platte (1 1 ) aufliegt, wobei die Platte (1 1 ) und die Ausnehmungen (12) zwischen dem ersten Element (2) und der Wärmesenke (16,16') angeordnet sind, wobei die Wärmesenke (16,16') auf die Unterseite (14) der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der Ausnehmungen (12) auf die Unterseite (15) des ersten Elements (2) direkt kühlend einwirkt.
Kühleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Wärmesenke (16,16') auf die Unterseite (14) der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der Ausnehmungen (12) auf die Unterseite (15) des ersten Elements (2) jeweilig direkt homogen kühlend einwirkt.
Kühleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Wärmesenke (16) als Gebläse (16) ausgebildet ist, das ein gasförmiges Medium (20) gegen die Unterseite (14) der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der
Ausnehmungen (12) gegen die Unterseite (15) des ersten Elements (2) bläst.
Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wärmesenke (16) als Gebläse (16) ausgebildet ist, das ein gasförmiges Medium (20) gegen die Unterseite der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der
Ausnehmungen (12) gegen die Unterseite (15) des ersten Elements (2) bläst, wobei das Gebläse (16) das gasförmige Medium (20) gegen die Unterseite (14) der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der Ausnehmungen (12) gegen die
Unterseite (15) des ersten Elements (2) homogen bläst.
5. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (16') als ein gekühlter Körper (16') ausgebildet ist.
6. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wärmesenke (16') als gekühlter Körper (16') ausgebildet ist, wobei der gekühlte Körper (16') auf die Unterseite (14) der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der Ausnehmungen (12) auf die Unterseite (15) des ersten Elements (2) jeweilig direkt homogen kühlend einwirkt.
7. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Platte (1 1 ) von der Unterseite (14) zur Oberseite (13) der Platte (1 1 ) über die gesamte Fläche der Platte (1 1 ) homogen Wärme leitet.
8. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Platte (1 1 ) einstückig aus einem Material ausgebildet ist.
9. Kühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials aus dem die Platte (1 1 ) ausgebildet ist, kleiner als 70W/(m-K) und insbesondere kleiner als 3W/(m-K) ist.
10. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1 1 ) eine erste Schicht (23) und eine über der ersten Schicht (23) angeordnete zweite Schicht (24) aufweist, wobei das Material aus dem die erste oder zweite Schicht (23,24) ausgebildet ist, eine spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 3W/(m- K) aufweist.
1 1 . Kühleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Kühleinrichtung (1 ) die Unterseite (15) des ersten Elements (2) auf der zweiten Schicht (24) der Platte (1 1 ) aufliegt und das Material aus dem die zweite Schicht (24) ausgebildet ist, eine spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 3W/(m- K) aufweist.
12. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Platte (1 1 ) die Bodenplatte einer in der evakuierbaren Kammer (17) fest eingebauten Haltevorrichtung (19), die zum Halten des zweiten Elements (2) ausgebildet ist, bildet.
13. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (1 ) eine Plattenhaltevorrichtung (25) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Platte (1 1 ) temporär beim Abkühlen der Platte (1 1 ) zu halten.
14. Kühleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (2) als Metallplatte und das zweite Element (3) als Substrat ausgebildet ist.
15. Kühleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, das zweite Element (3) mehrstückig ausgebildet ist.
16. Verfahren zum Abkühlen von flüssigen Lot (4) zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element (2,3,) mittels einer
Kühleinrichtung (1 ), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Anordnen des ersten Elements (2) auf einer Platte (1 1 ) in einer evakuierbaren Kammer (17) der Kühleinrichtung (1 ), wobei in der evakuierbaren Kammer (17) unterhalb der Platte (1 1 ) eine Wärmesenke (16,16') der Kühleinrichtung (1 ) angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Element (2,3) flüssiges Lot (4) angeordnet ist, wobei die Platte (1 1 ) mit von einem Außenrand (26) der Platte (1 1 ) beabstandeten, von einer Oberseite (13) zu einer Unterseite (14) der Platte (1 1 ) hindurchverlaufenden Ausnehmungen (12) versehen ist, wobei eine Unterseite (15) des ersten Elements (2) auf der Oberseite (13) der Platte (1 1 ) aufliegt, wobei die Platte (1 1 ) und die Ausnehmungen (12) zwischen dem ersten Element (2) und der Wärmesenke (16,16') angeordnet sind, oder
Einführen des auf einer Platte (1 1 ) angeordneten ersten Elements (2) zusammen mit der Platte (1 1 ) in einer evakuierbaren Kammer (17) der Kühleinrichtung (1 ), wobei die Platte (1 1 ) derart in der evakuierbaren Kammer (17) angeordnet wird, dass unterhalb der Platte (1 1 ) eine Wärmesenke (17) der Kühleinrichtung (1 ) angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Element (2,3) flüssiges Lot (4) angeordnet ist, wobei die Platte (1 1 ) mit von einem Außenrand (26) der Platte (1 1 ) beabstandeten, von einer Oberseite (13) zu einer Unterseite
(14) der Platte (1 1 ) hindurchverlaufenden Ausnehmungen (12) versehen ist, wobei eine Unterseite (15) des ersten Elements (2) auf der Oberseite (13) der Platte (1 1 ) aufliegt, wobei die Platte (1 1 ) und die Ausnehmungen (12) zwischen dem ersten Element (2) und der Wärmesenke (16,16') angeordnet sind, b) Direkt kühlendes Einwirken der Wärmesenke (16,16') auf die Unterseite (14) der Platte (1 1 ) und in den Bereichen der Ausnehmungen (12) auf die Unterseite
(15) des ersten Elements (2) mindestens solange bis das Lot (4) erstarrt ist.
EP15822903.9A 2014-12-12 2015-11-06 Kühleinrichtung und verfahren zum abkühlen von flüssigem lot zur herstellung einer lötverbindung Withdrawn EP3230002A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014118523.4A DE102014118523B4 (de) 2014-12-12 2014-12-12 Kühleinrichtung und Verfahren zum Abkühlen von flüssigem Lot zur Herstellung einer Lötverbindung
PCT/DE2015/100475 WO2016091250A1 (de) 2014-12-12 2015-11-06 Kühleinrichtung und verfahren zum abkühlen von flüssigem lot zur herstellung einer lötverbindung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3230002A1 true EP3230002A1 (de) 2017-10-18

Family

ID=55079927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15822903.9A Withdrawn EP3230002A1 (de) 2014-12-12 2015-11-06 Kühleinrichtung und verfahren zum abkühlen von flüssigem lot zur herstellung einer lötverbindung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3230002A1 (de)
DE (1) DE102014118523B4 (de)
WO (1) WO2016091250A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016103213A1 (de) * 2016-02-24 2017-08-24 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, Verfahren und Anlage zur der inhomogenen Abkühlung eines flächigen Gegenstandes
IT201700057744A1 (it) * 2017-05-26 2018-11-26 Osai Automation System S P A Dispositivo e metodo di saldatura per induzione elettromagnetica per saldare simultaneamente una pluralita' di componenti su un elemento di supporto, ed elemento di posizionamento

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6145734A (en) * 1996-04-16 2000-11-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Reflow method and reflow device
US20080006294A1 (en) * 2006-06-27 2008-01-10 Neeraj Saxena Solder cooling system
DE102011081606B4 (de) * 2011-08-26 2022-08-04 Infineon Technologies Ag Kühlvorrichtung und Lötanlage
WO2013161875A1 (ja) * 2012-04-25 2013-10-31 オリジン電気株式会社 半田付け装置及び半田付け製品の製造方法
JP5902107B2 (ja) * 2013-01-24 2016-04-13 オリジン電気株式会社 加熱接合装置及び加熱接合製品の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2016091250A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016091250A1 (de) 2016-06-16
DE102014118523A1 (de) 2016-06-16
DE102014118523B4 (de) 2017-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69937781T2 (de) Leistungselektronikvorrichtung
EP4026166B1 (de) Elektronikmodul mit einer pulsierenden heatpipe
EP2844051A2 (de) Leistungshalbleitereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
DE102011082781B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einer plattenelektrode zum verbinden einer mehrzahl an halbleiterchips
EP3618993B1 (de) Verfahren zum herstellen einer lötverbindung von bauteilen unter verwendung von haftmaterial für provisorische verbindung der bauteile
DE19927046A1 (de) Keramik-Metall-Substrat, insbesondere Mehrfachsubstrat
EP2390914A1 (de) Anordnung zweier Verbindungspartner mit einer Niedertemperatur-Drucksinterverbindung und Herstellungsverfahren hierzu
DE112020004322B4 (de) Kühlsystem
DE102007050405B4 (de) Elektrische Leistungskomponente, insbesondere Leistungshalbleiter-Modul, mit einer Kühlvorrichtung und Verfahren zum flächigen und wärmeleitenden Anbinden einer Kühlvorrichtung an eine elektrische Leistungskomponente
EP3618994B1 (de) Verfahren zum herstellen einer lötverbindung unter verwendung von basis- und andruckplatten und einer anschlagvorrichtung
DE102014118523B4 (de) Kühleinrichtung und Verfahren zum Abkühlen von flüssigem Lot zur Herstellung einer Lötverbindung
DE19527867A1 (de) Metall-Substrat für elektrische und/oder elektronische Schaltkreise
DE102006034600B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung
DE102016224232B4 (de) Leiterplattenvorrichtung
DE10331923A1 (de) Elektronische Schaltung mit einem Leistungshalbleiterbauelement und mit einem Sicherungsmittel zum Schutz des Leistungshalbleiterbauelements vor Überhitzung
DE102016115221A1 (de) Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Substraten zur Bildung eines Moduls
DE19758452C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates und Metall-Keramik-Substrat
DE102011081606A1 (de) Kühlvorrichtung und Lötanlage
DE102017102389A1 (de) Leistungselektronikmodule
EP2849548B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung und Schaltungsbauteil
DE102012219568B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls und Leistungshalbleitermodul
DE10217214B4 (de) Kühlanordnung für eine Schaltungsanordnung
DE102019115573B4 (de) Leistungselektronische Schalteinrichtung und Verfahren zur Herstellung
EP4073837B1 (de) Elektronikmodul, verfahren zur herstellung eines elektronikmoduls und industrieanlage
DE102020006530A1 (de) Halbleiterpackungen und zugehörige Verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20170712

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20180123